循環流化床鍋爐摻燒濕污泥的應用

李魯濤

（煙臺恒邦化工有限公司，山東 煙臺 264100）

1 概述

隨著我國工業的不斷發展，城市污水和工業污水處理工程項目發展迅速，污水在處理過程中會產生大量污泥，污泥的最終安全處置成為全國性的一項重大環保難題。污泥的處理處置應該以“減量化、穩定化、無害化、資源化”為最終目的，在此原則下應選擇經濟性較好的技術。目前污泥的處理方法主要有填埋、用于農田肥和焚燒等。隨著環保標準的提高和回收利用等政策的實施，污泥填埋會侵占大量土地，且處理費用較高，填埋法已不符合可持續發展的要求。污泥作為農田肥是一種較好的出路，但污泥中的重金屬和有機污染物將會使該應用受到一定的限制。污泥焚燒處理具有其它處理方法不具備的一些優點：污泥焚燒減容量大；有機物熱分解徹底等，尤其適合與熱電廠鍋爐機組聯合使用。本文介紹了煙臺某化工有限公司的熱電循環流化床鍋爐直接摻燒濕污泥方案的可行性、工藝流程、摻燒工況及成本效益分析等，為污泥處置方法提供了參考。

2 循環流化床鍋爐摻燒濕污泥的實施

2.1 污泥焚燒方案的可行性

污泥自持燃燒最高含水率為67.7%，含水率高于67.7%時需在燃煤輔助條件下燃燒。而污泥經機械脫水后的含水率在80%左右，直接焚燒需使用輔助燃料。由于爐膛溫度高于900℃，污泥的干燥和燃燒過程均能使有機質充分去除，并能有效抑制二英及惡臭的產生，排放廢氣可利用現有的鍋爐超低排放處理系統，減少二次投資，泥灰可隨灰渣一起外運綜合利用。污泥中的水分是影響污泥熱值的重要因素，當脫水污泥直接進入循環流化床鍋爐焚燒時，污泥的水分以氣化潛熱的形式帶走燃料中的熱量，剩余的熱量被污泥焚燒利用，導致爐膛的溫度和煙氣溫度下降，降低鍋爐的整體焚燒效率。另一方面，煙氣溫度太高有利于二英及惡臭的分解，但會使空氣中的氮氣氧化，產生過多的氮氧化物，因而控制煙氣溫度在900℃十分重要。

綜上所述，污泥采用熱電廠循環流化床鍋爐處理是可行的，并能利用其控制系統，實現燃燒過程的有效控制。

2.2 循環流化床鍋爐摻燒濕污泥的工藝流程

煙臺某化工公司的燃燒設備為1臺75t/h+2臺35t/h循環流化床鍋爐，煙氣處理采用氨法脫硫、布袋除塵+高分子高效除塵、低氮燃燒+SNCR脫硝，各項煙氣排放濃度指標均符合環保要求，達到地區要求的超低排放標準（SO2≤35mg/Nm3、顆粒物≤10mg/Nm3、NOx≤100mg/Nm3），總量控制也達到排放要求。

項目選址在煙臺某化工公司廠內，具體地點選擇應根據工藝要求，并以離3臺鍋爐最短距離為原則。脫水污泥由輸送車輛卸入污泥儲存倉，再由設在倉底的預壓螺旋喂入膏體泵中，膏體泵將污泥以高壓輸送方式泵出，經高壓低摩阻復合管、爐前切換裝置后，直接從鍋爐爐膛頂部進入鍋爐爐膛進行焚燒。污泥儲存倉設有液壓滑架，防止污泥板結、起拱，保證順暢出料；配套高壓水沖洗系統，在系統停用時間較長時進行管道清洗，將管道內的污泥用高壓水頂回污泥倉。在整套系統中，各設備的運行調節均可實現就地和遠程控制。工藝流程見下圖。

污泥處置工藝流程

2.3 系統參數

1）污泥輸送量10t/h；2）污泥的含水率80%～85%，發熱量900～1000kcal/kg；3）焚燒鍋爐數量為1臺75t+2臺35t循環流化床鍋爐；4）輸送距離水平方向260m，垂直方向約30m。工程項目總投資300萬元，建設周期為4個月。

2.4 運行情況

該污泥處置工程采用“直接焚燒”工藝，對高溫高壓循環流化床鍋爐進行適當改造，爐膛頂部增加讓彎開孔接上鍋爐接口器連接污泥管道，增加摻燒污泥的功能，把污泥送入900℃以上的鍋爐爐膛內，利用循環流化床燃燒的特性，在爐內連續完成干燥、焚燒過程。使高含水率污泥得到徹底焚燒。75t/h循環流化床鍋爐平均運行負荷61t/h時，平均消耗原煤12t/h，經過試驗，最多摻燒污泥量為4t/h，摻燒比最高達30%。一般運行摻燒比控制在20%左右，約2.5t/h。在此運行工況下，循環流化床床溫及鍋爐負壓基本沒有變化，對鍋爐運行影響不大。污泥焚燒產物（泥灰）體積僅有原來的2%～5%，隨灰渣一起外運，經過理化試驗，鍋爐的灰渣指標沒有變化，可作為水泥廠和磚廠原料進行綜合利用。鍋爐煙氣排放指標與原來基本沒有變化，經氨法脫硫、布袋除塵+高分子高效除塵、低氮燃燒+SNCR脫硝后尾氣達到超低排放標準。排放指標見下表。

排放煙氣指標對比表（月平均數）

2.5 成本和效益分析

成本估算按2萬t/a污泥處理量計。

（1）折舊費：按15年折舊，總投資300萬元（設備投資200萬元；土建投資75萬元；鍋爐改造及其它費用25萬元），折舊費為20萬/a。

（2）人工費：整條生產線未增加專門人員進行操作，由原鍋爐副司爐崗位兼職，不增加人工費。

（3）維修費：按4萬/a計。

（4）電費：污泥輸送系統電耗按30kW計，年耗電量為24萬kW·h，按0.7元/kW·h計算，增加電費16.8萬元/a。

（5）根據運行情況統計，鍋爐平均處理每摻燒1t濕污泥多耗原煤166kg（4000kcal/kg），煤按540元/t計算，年增加費用2萬×0.166×540=179.28萬元/a。

根據計算，處理每噸濕污泥的成本為（20+4+16.8+179.28）/2=110.04元。若污泥（含水率80%）處理收費按200元/t計，年利潤為（200-110.04）×2=179.92萬元。約2年時間即可收回投資成本，經濟效益明顯。

3 結論

熱電廠循環流化床鍋爐采用摻燒污泥的方式，環境效益和經濟效益明顯，符合我國大力發展循環經濟的方針，也符合廢物的“減量化、穩定化、無害化、資源化”的處理原則，由于其一次性投資不多、運行費用低、技術簡單成熟、建設周期短等優勢，對污泥量相對較少的區域較為適用，是實現少量污泥資源化利用的最佳途徑。